气体传感器在工业制造、医疗诊断、国防、环保等众多应用领域发挥着至关重要的作用。二氧化硫（SO2）作为一种主要的大气污染物,其浓度检测是气体传感领域的重点研究方向之一。本文提出了一种基于还原氧化石墨烯（reduced Graphene Oxide,r GO）场效应管（Field Effect Transistor,FET）型的SO2气体传感器,采用r GO与二氧化钛（Ti O2）纳米颗粒复合薄膜作为气体敏感层,实现了室温条件下SO2气体的检测。同时,在实现2D Ti O2/r GO FET器件的基础上,本文还利用自卷曲技术制备出了一种3D Ti O2/r GO FET器件。与2D器件相比,这种3D器件大大减小了芯片占用面积,同时可以避免外界颗粒杂质对器件的污染,从而有望实现微型化、集成化和高性能的SO2气体传感器。具体内容如下:第一,本文设计了一种基于Ti O2纳米颗粒和r GO复合气敏薄膜（Ti O2/r GO）的FET型室温SO2气体传感器。通过采用埋栅结构,有效避免了背栅结构的大栅压导致的电路功耗大的问题,同时避免了顶栅结构遮挡气敏薄膜的问题。此外,通过采用叉指电极作为接触电极,增大了电极与气敏薄膜的接触面积,降低了接触电阻,提高了器件的气敏性能。这种Ti O2/r GO FET型SO2气体传感器既可以采用平面2D结构,也可以采用3D“微管”式结构。第二,本文利用微机电系统（Micro-Electro-Mechanical-System,MEMS）工艺实现了2D和3D Ti O2/r GO FET器件的可控制备。采用薄膜成型技术和简单的热还原方法,制备出了Ti O2/r GO复合气敏薄膜。在制备2D Ti O2/r GO FET器件的基础上,使用牺牲层技术和基于氮化硅应力层的自卷曲技术,使2D器件自卷曲为3D“微管”状结构,获得了3D Ti O2/r GO FET器件。借助光学显微镜和扫描电子显微镜,对2D和3D器件形貌与结构进行了表征。第三,本文对2D和3D Ti O2/r GO FET器件的电学性能进行了测试与分析。实验结果表明,自卷曲前后2D和3D器件均展现出典型的双极性特性,并且狄拉克点电压变化不大。但由于自卷曲应力的存在,同一栅极电压下的3D器件电阻相比2D器件略有增大。第四,本文探究了室温条件下2D Ti O2/r GO FET器件对SO2气体的检测性能。当栅极电压为0 V、源漏电压为2 V时,2D Ti O2/r GO FET对浓度为20 ppm的SO2气体的响应度为3.46%。更多实验表明,此2D器件对SO2气体的响应度随着其源漏电压的增大而增大。考虑到3D Ti O2/r GO FET器件的芯片占用面积仅为具有相同气敏面积的2D器件的一半,3D器件有望在SO2气体传感中实现更高性能。